專利名稱：汽車尾氣氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用光纖傳感器，有害氣體檢測，環(huán)保，汽車工業(yè)，廢氣處理等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的汽車工業(yè)中，汽車尾氣的處理越來越受到社會和人們的關(guān)注。汽車尾氣 中有很大一部分是氮氧化物，氮氧化物如果任意排入大氣會對人類的健康造成危害。利用光纖傳感器對氮氧化物進(jìn)行檢測。其原理是利用特定波長的激光器作為 探測源，該激光器的波長為氮氧化的強(qiáng)吸收峰。當(dāng)激光從發(fā)射端發(fā)射出來后，通過在待測 氣體(氮氧化物)中一段距離的傳輸，在接收端被探測，通過Beer公式Ι(λ) = I0(A) exp (- α CL)，分析激光被待測氣體吸收的強(qiáng)弱，就可以得到氮氧化物的濃度值。作為汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測控制的傳感器，該傳感器應(yīng)安裝方便，結(jié)構(gòu)合理，可 合理的安裝在汽車的排氣裝置中。該傳感器應(yīng)對汽車尾氣中的氮氧化物敏感，不易受到汽 車尾氣中其他物質(zhì)(如二氧化碳、一氧化碳等、其他雜質(zhì)粉塵)的影響。此外，傳感器中的 光發(fā)射端和探測接收端應(yīng)有效的準(zhǔn)直。并且該系統(tǒng)還應(yīng)具備在較高溫度、惡劣環(huán)境下工作 的能力。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題作為一種新的用于監(jiān)測控制汽車尾氣中氮氧化物含量的光纖傳感器，該傳感器要 求對汽車尾氣中氮氧化物敏感?？梢詫?shí)時監(jiān)測汽車排放尾氣中氮氧化物的含量，以便進(jìn)行 反饋控制。并且該傳感器應(yīng)保證傳感器的光發(fā)射端與光接收端有效準(zhǔn)直，以達(dá)到測量的準(zhǔn) 確高效。此外，該系統(tǒng)還應(yīng)具有抗高溫，抗粉塵等功能，以保證該系統(tǒng)在汽車尾氣排放系統(tǒng) 中長時間的正常工作。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器，包 括一氣室，該氣室概似一圓筒狀，其中間有一通孔，外壁概似一錐形，分為大徑端和 小徑端，外壁的中間有一柱狀凹部，該柱狀凹部的壁面與通孔的方向相對開有兩個小孔；一濾網(wǎng)，該濾網(wǎng)安裝在氣室大徑端的外側(cè)；一法蘭固定套管，為階梯狀，一端安裝在柱狀凹部的一小孔內(nèi)；一第一法蘭盤，該第一法蘭盤固定在法蘭固定套管上；一第二法蘭盤，該第二法蘭盤安裝在柱狀凹部的另一小孔內(nèi)；一第一準(zhǔn)直透鏡安裝在柱狀凹部的一小孔的內(nèi)側(cè)；一第二準(zhǔn)直透鏡安裝在柱狀凹部的另一小孔的內(nèi)側(cè)；一波長激光器光源通過光纖與第二法蘭盤連接；一光電探測器通過光纖與與第一法蘭盤連接；
一微處理器通過電路與光電探測器連接；一氮氧化物中和裝置通過電路與微處理器連接。其中氣室概似錐形的角度與汽車尾氣催化器載體的排氣口角度相匹配。其中該柱狀凹部開有兩個小孔的壁面處為平面。其中法蘭固定套管的前端靠近邊緣的地方等間距的設(shè)計有微調(diào)螺孔。(三)有益效果本發(fā)明的有益效果是通過中空圓臺型設(shè)計，可以將汽車尾氣氮氧化物光纖傳感 器方便的裝配在汽車尾氣催化器的常規(guī)的載體的出口端。方便監(jiān)測從汽車尾氣催化器中排 出氣體中的氮氧化物的含量。傳感器入氣室入口處的濾網(wǎng)設(shè)計，可以有效的隔離尾氣中的 粉塵顆粒，保護(hù)光纖傳感器不受到物理傷害，同時又具有降低氣體溫度的作用。傳感器中間部分的設(shè)計可以有效的將光發(fā)射端和光接收端粗略準(zhǔn)直。通過調(diào)節(jié)法 蘭固定套管上的微調(diào)螺絲可以精確的微調(diào)光發(fā)射端的角度，保證傳感器的光發(fā)射端和光接 收端的精確準(zhǔn)直。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中圖1是本發(fā)明汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器的氣室剖面圖；圖3位法蘭固定套管的示意圖；圖4為汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器在汽車尾氣催化器載體中的安裝示 意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器，是對汽車尾氣中氮氧化物含量進(jìn)行 監(jiān)測控制的重要組件。如圖1所示氣室1被一通孔8貫穿，外壁概似一錐形，分為大徑端10和小徑端11，外壁的中 間有一柱狀凹部9，該柱狀凹部9的壁面向通孔8的方向相對開有兩個小孔12。其中氣室 1概似錐形的傾斜角度與汽車尾氣催化器常規(guī)載體的出氣端傾斜角度相匹配。氣室1為一 體機(jī)加工完成，由不銹鋼或其他不易被腐蝕氧化的高強(qiáng)度金屬制成。在高溫高粉塵的惡劣 環(huán)境下也不易受損變形。一濾網(wǎng)2安裝在氣室1大徑端10的外側(cè)，濾網(wǎng)2由金屬材料或其 他化纖材料制成，用于過濾汽車尾氣中的顆粒粉塵。濾網(wǎng)2應(yīng)既可以隔離粉塵，又可以保證 氣體的有效流通，與此同時，當(dāng)高熱氣體經(jīng)過濾網(wǎng)2時，由于濾網(wǎng)2的導(dǎo)熱作用，廢氣在經(jīng)過 濾網(wǎng)2后，溫度會有一定程度的降低，可對準(zhǔn)直透鏡6、準(zhǔn)直透鏡7起到一定保護(hù)的作用。請參閱圖2所示，氣室1的剖面圖，其中該柱狀凹部9開有兩個小孔12，小孔12的 壁面處為平面，法蘭盤5安裝在柱狀凹部9 一側(cè)平面的小孔12中，用于耦合激光發(fā)射端的 光纖，在法蘭盤5后端正向安有準(zhǔn)直透鏡6，用于將激光匯聚準(zhǔn)直，在另一側(cè)的小孔12中裝 配有法蘭固定套管4，在法蘭固定套管內(nèi)裝有法蘭盤3，用于耦合激光接收端的光纖，法蘭 固定套管4的后端反向安有準(zhǔn)直透鏡7，用于將經(jīng)過氣室1后衰減的光匯聚準(zhǔn)直進(jìn)入接收端 的光纖。
法蘭固定套管4為一中空階梯狀結(jié)構(gòu)，如圖3所示，后端圓柱套的外徑應(yīng)與氣室1 上柱狀凹部9 一側(cè)的小孔12直徑相匹配，內(nèi)徑應(yīng)與法蘭盤3的尺寸相匹配，法蘭固定套管4 的前端也為一中空圓柱結(jié)構(gòu)，在圓柱面靠近邊緣的地方等間距的設(shè)計有微調(diào)螺孔13，通過 微調(diào)螺孔13可以將法蘭固定套管4固定在氣室1的柱狀凹部9上，并且通過調(diào)節(jié)微調(diào)螺孔 13上螺絲的松緊，可以精細(xì)調(diào)節(jié)法蘭固定套管4內(nèi)的法蘭3的角度，以達(dá)到激光發(fā)射與接收 的準(zhǔn)直。汽車尾氣中氮氧化物光纖傳感器的安裝和工作狀態(tài)如圖4所示，氣室1與濾網(wǎng)2 被安裝在汽車尾氣催化器載體的出氣口端，外壁概似一錐形的氣室1的錐形角度正好與汽 車尾氣催化器載體出氣口端的角度相匹配，通過螺絲或者焊接的方法將氣室1、濾網(wǎng)2與汽 車尾氣催化器載體固定，特定波長激光器光源a、光電探測器b、微處理器c均在汽車尾氣催 化器載體外，氮氧化物中和裝置d裝配汽車尾氣催化器載體的進(jìn)氣口端，特定波長激光器 光源a通過光纖與汽車尾氣催化器載體內(nèi)的氣室1上的法蘭盤5相連，光電探測器b通過 光纖與汽車尾氣催化器載體內(nèi)氣室1上的法蘭盤3相連，光電探測器b通過電路與微處理 器c相連，微處理器c通過電路與氮氧化物中和裝置d相連。工作時，含有氮氧化物的廢氣從汽車尾氣催化器載體的進(jìn)氣口進(jìn)入，穿過濾網(wǎng)2 進(jìn)入室1，特定波長激光器a中發(fā)射特定波長的激光通過法蘭盤5進(jìn)入氣體分析室，被氮氧 化物吸收后的光通過法蘭盤3耦合出氣室1，進(jìn)入光電探測器b，光電探測b探測到的光電 流信號進(jìn)入微處理器c進(jìn)行處理計算，微處理器c控制氮氧化物中和裝置d，根據(jù)檢測到 的氮氧化物的多少噴出中和物質(zhì)，對汽車尾氣催化器載體進(jìn)氣口處的氮氧化物進(jìn)行中和處 理，完成整個汽車尾氣中氮氧化物光纖傳感器的閉環(huán)控制。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器，包括一氣室，該氣室概似一圓筒狀，其中間有一通孔，外壁概似一錐形，分為大徑端和小徑 端，外壁的中間有一柱狀凹部，該柱狀凹部的壁面與通孔的方向相對開有兩個小孔； 一濾網(wǎng)，該濾網(wǎng)安裝在氣室大徑端的外側(cè)； 一法蘭固定套管，為階梯狀，一端安裝在柱狀凹部的一小孔內(nèi)； 一第一法蘭盤，該第一法蘭盤固定在法蘭固定套管上； 一第二法蘭盤，該第二法蘭盤安裝在柱狀凹部的另一小孔內(nèi)； 一第一準(zhǔn)直透鏡安裝在柱狀凹部的一小孔的內(nèi)側(cè)； 一第二準(zhǔn)直透鏡安裝在柱狀凹部的另一小孔的內(nèi)側(cè)； 一波長激光器光源通過光纖與第二法蘭盤連接； 一光電探測器通過光纖與與第一法蘭盤連接； 一微處理器通過電路與光電探測器連接； 一氮氧化物中和裝置通過電路與微處理器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車尾氣中氮氧化物光纖傳感器，其中氣室概似錐形的角度 與汽車尾氣催化器載體的排氣口角度相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車尾氣中氮氧化物光纖傳感器，其中該柱狀凹部開有兩個 小孔的壁面處為平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車尾氣中氮氧化物光纖傳感器，其中法蘭固定套管的前端 靠近邊緣的地方等間距的設(shè)計有微調(diào)螺孔。
全文摘要
一種汽車尾氣中氮氧化物監(jiān)測光纖傳感器，包括一氣室，該氣室概似一圓筒狀，其中間有一通孔，外壁概似一錐形，分為大徑端和小徑端，外壁的中間有一柱狀凹部，該柱狀凹部的壁面與通孔的方向相對開有兩個小孔；一濾網(wǎng)安裝在氣室大徑端的外側(cè)；一法蘭固定套管，為階梯狀，一端安裝在柱狀凹部的一小孔內(nèi)；一第一法蘭盤固定在法蘭固定套管上；一第二法蘭盤安裝在柱狀凹部的另一小孔內(nèi)；一第一準(zhǔn)直透鏡安裝在柱狀凹部的一小孔的內(nèi)側(cè)；一第二準(zhǔn)直透鏡安裝在柱狀凹部的另一小孔的內(nèi)側(cè)；一波長激光器光源通過光纖與第二法蘭盤連接；一光電探測器通過光纖與與第一法蘭盤連接；一微處理器通過電路與光電探測器連接；一氮氧化物中和裝置通過電路與微處理器連接。
文檔編號G01N21/31GK102062726SQ20091023784
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者孫可, 臧志成, 謝亮, 韓立 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所